JP2003254273A - 車両空調用２段圧縮機 - Google Patents

車両空調用２段圧縮機

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JP2003254273A JP2002059873A JP2002059873A JP2003254273A JP 2003254273 A JP2003254273 A JP 2003254273A JP 2002059873 A JP2002059873 A JP 2002059873A JP 2002059873 A JP2002059873 A JP 2002059873A JP 2003254273 A JP2003254273 A JP 2003254273A
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vehicle air
compression
air conditioning
stage compressor
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Akiyoshi Higashiyama
彰良 東山
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Sanden Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 単一の駆動源で駆動される２段圧縮機に比べ
て製造コストが低く、エンジンへの負荷が小さく、無駄
な圧縮仕事をしない高効率の車両空調用２段圧縮機を提
供する。 【解決手段】 車両のエンジンにより駆動される第１圧
縮機構と、電動モータにより駆動される第２圧縮機構と
を備え、第１圧縮機構が、冷媒ガスの流れに関して第２
圧縮機構の下流に配設され且つ冷媒ガスの流れに関して
直列に第２圧縮機構に接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は車両空調用２段圧縮
機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】特開２０００−９７１７７号公報に、単
一の駆動源で駆動される車両空調用２段圧縮機が開示さ
れている。２段圧縮にすることにより、各段の圧縮比が
１段圧縮の場合に比べて低下し、圧縮工程での圧縮漏れ
が抑制されるので、圧縮機の効率が向上する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】特開２０００−９７１
７７号公報の車両空調用２段圧縮機を車両に搭載する場
合、車両のエンジン或いは電動モータの何れか一方によ
り２段の圧縮機構が駆動されることになる。この結果、
駆動源が電動モータである場合には大型の電動モータが
必要となって圧縮機の製造コストが増加し、駆動源が車
両のエンジンである場合には、圧縮機の運転がエンジン
回転数に依存することにより、必要冷房能力以上の無駄
な圧縮仕事をしてエンジンへの負荷を増大させ、燃費の
悪化を招く可能性がある。本発明は上記問題に鑑みてな
されたものであり、単一の駆動源で駆動される２段圧縮
機に比べて製造コストが低く、エンジンへの負荷が小さ
く、無駄な圧縮仕事をしない高効率の車両空調用２段圧
縮機を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明においては、車両のエンジンにより駆動され
る第１圧縮機構と、電動モータにより駆動される第２圧
縮機構とを備え、第１圧縮機構が、冷媒ガスの流れに関
して第２圧縮機構の下流に配設され且つ冷媒ガスの流れ
に関して直列に第２圧縮機構に接続されていることを特
徴とする車両空調用２段圧縮機を提供する。本発明に係
る車両空調用２段圧縮機においては、第２圧縮機構で圧
縮された冷媒ガスが更に第１圧縮機構で圧縮される。２
段圧縮にすることにより、各段の圧縮比が１段圧縮の場
合に比べて低下し、圧縮工程での圧縮漏れが抑制される
ので、圧縮機の効率が向上する。第１圧縮機構は車両の
エンジンにより駆動され、第２圧縮機構は電動モータに
より駆動されるので、それぞれの駆動源に印加される負
荷は、単一の駆動源で２段の圧縮機構を駆動する特開２
０００−９７１７７号公報の車両空調用２段圧縮機に比
べて小さい。従って、車両のエンジンへの負荷は小さ
く、第２圧縮機構の駆動に大型の電動モータは必要とさ
れない。
【０００５】本発明の好ましい態様においては、第１圧
縮機構の取込み容積は第２圧縮機構の取込み容積よりも
小さい。第１圧縮機構は第２圧縮機構により圧縮された
ガスを圧縮するので、第１圧縮機構の取込み容積は第２
圧縮機構の取込み容積よりも小さくても良い。第１圧縮
機構の取込み容積を第２圧縮機構の取込み容積よりも小
さくすることにより、車両空調用２段圧縮機が小型化さ
れる。
【０００６】本発明の好ましい態様においては、第２圧
縮機構を駆動する電動モータの回転数は可変である。第
２圧縮機構を駆動する電動モータの回転数を可変にすれ
ば、車両空調装置の負荷の増減に応じて、車両空調用２
段圧縮機の吸入流量を増減させることができ、良好な車
両空調を実現できる。
【０００７】本発明の好ましい態様においては、第２圧
縮機構はスクロール型の圧縮機構であり、第２圧縮機構
の圧縮比は２以下である。スクロール型の圧縮機構の圧
縮比を２以下にすると、可動スクロールの渦巻体と固定
スクロールの渦巻体とにより形成される複数の圧縮室が
互いに連通して、圧縮機構の入口と出口とが互いに連通
する。従って、第２圧縮機構を圧縮比が２以下のスクロ
ール型の圧縮機構にすれば、車両空調装置の負荷が小さ
い時に第２圧縮機構を停止させ、第１圧縮機構のみを作
動させて冷媒ガスを圧縮することができ、消費エネルギ
ーを節約できる。
【０００８】本発明の好ましい態様においては、第１圧
縮機構と第２圧縮機構とは共にスクロール型の圧縮機構
である。第１圧縮機構と第２圧縮機構とを共にスクロー
ル型の圧縮機構にすれば、両圧縮機構の固定スクロール
を背中合わせに配設し、両者の間に第２圧縮機構の吐出
口と第１圧縮機構の吸入室とを連通する連通路と、第１
圧縮機構の吐出通路とを形成して、車両空調用２段圧縮
機を小型化することができる。
【０００９】本発明の好ましい態様においては、車両空
調用２段圧縮機は、車両空調装置の必要冷房能力を検知
し、前記必要冷房能力が小さい場合に第２圧縮機構の運
転を停止し、第１圧縮機構のみを運転して車両空調装置
の冷房能力を低減させる制御装置を備える。本発明の好
ましい態様においては、車両空調用２段圧縮機は、車両
空調装置の必要冷房能力を検知し、前記必要冷房能力が
小さい場合に第２圧縮機構を駆動する電動モータの回転
数を減少させて車両空調装置の冷房能力を低減させる制
御装置を備える。本発明の好ましい態様においては、車
両空調用２段圧縮機は、車両空調装置の必要冷房能力を
検知し、前記必要冷房能力が大きい場合に第２圧縮機構
を駆動する電動モータの回転数を増加させて車両空調装
置の冷房能力を増加させる制御装置を備える。第２圧縮
機構の運転を停止し又は第２圧縮機構を駆動する電動モ
ータの回転数を減少させ、或いは第２圧縮機構を駆動す
る電動モータの回転数を増加させることにより、車両空
調装置の必要冷房能力の変動に容易に対処することがで
きる。
【００１０】本発明の好ましい態様においては、車両空
調用２段圧縮機は、第２圧縮機構で圧縮される冷媒ガス
の圧縮前後の圧力を測定する圧力測定装置と、圧縮前後
の圧力の比が一定範囲になるように第２圧縮機構を駆動
する電動モータの回転数を制御する制御装置とを備え
る。第２圧縮機構で圧縮される冷媒ガスの圧縮前後の圧
力比を一定にすることにより、第２圧縮機構の無駄な圧
縮仕事を抑制することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の実施例に係る車両空調用
２段圧縮機を説明する。図１に示すように、車両空調用
２段圧縮機Ａは、第１圧縮機構１と、第２圧縮機構２と
を備えている。第１圧縮機構１は、端板１０ａと渦巻体
１０ｂとを有する固定スクロール１０と、端板１１ａと
渦巻体１１ｂとを有し固定スクロール１０とかみ合って
複数の圧縮室１２を形成する可動スクロール１１と、可
動スクロール１１に係合して可動スクロール１１を旋回
運動させる駆動軸１３と、駆動軸１３に固定されたクラ
ッチアーマチュア１４ａと、車両のエンジンにベルトを
介して接続されたプーリー１４ｂと、クラッチアーマチ
ュア１４ａとプーリー１４ｂとを脱着させる電磁石１４
ｃとを有する電磁クラッチ１４と、可動スクロール１１
の自転を阻止するボールカップリング１５とを備えてい
る。固定スクロールの端板１０ａに吐出穴１０ａ′が形
成されている。本実施例において車両のエンジンは、車
両走行用内燃機関と車両走行用電動モータとを含む概念
である。固定スクロール１０と、可動スクロール１１
と、駆動軸１３と、ボールカップリング１５とは、ハウ
ジング１６内に収容されている。ハウジング１６に吐出
ポート１６ａが形成されている。吐出ポート１６ａは図
示しない車両空調回路の高圧側に接続される。固定スク
ロール１０と可動スクロール１１とを取り巻いて吸入室
１７が形成されている。第１圧縮機構１の取込み容積は
後述する第２圧縮機構２の取込み容積よりも小さい。
【００１２】第２圧縮機構２は、端板２０ａと渦巻体２
０ｂとを有する固定スクロール２０と、端板２１ａと渦
巻体２１ｂとを有し固定スクロール２０とかみ合って複
数対の圧縮室２２を形成する可動スクロール２１と、可
動スクロール２１に係合して可動スクロール２１を旋回
運動させる駆動軸２３と、駆動軸２３に固定された回転
子２４ａと固定子２４ｂとを有する電動モータ２４と、
可動スクロール２１の自転を阻止するボールカップリン
グ２５とを備えている。固定スクロールの端板２０ａに
吐出穴２０ａ′が形成されている。固定スクロール２０
と、可動スクロール２１と、駆動軸２３と、電動モータ
２４と、ボールカップリング２５とは、ハウジング２６
内に収容されている。ハウジング２６に吸入ポート２６
ａが形成されている。吸入ポート２６ａは図示しない車
両空調回路の低圧側に接続される。固定スクロール２０
と可動スクロール２１とを取り巻いて吸入室２７が形成
されている。
【００１３】第１圧縮機構１と第２圧縮機構２とは、一
体的に組み付けられている。第１圧縮機構１の固定スク
ロール１０と第２圧縮機構２の固定スクロール２０とは
背中合わせに配設されており、且つ固定スクロール１０
と固定スクロール２０とハウジング１６の一部とハウジ
ング２６の一部とが一体形成されている。一体化された
端板１０ａ、２０ａ内に、第２圧縮機構２の吐出穴２０
ａ′と第１圧縮機構１の吸入室１７とを連通させる連通
路３０と、第１圧縮機構１の吐出穴１０ａ′と吐出ポー
ト１６ａとを連通させる吐出通路３１とが形成されてい
る。
【００１４】車両空調用２段圧縮機Ａの稼動時には、電
磁クラッチ１４と電動モータ２４とがＯＮされる。電動
モータ２４の回転が第２圧縮機構２の駆動軸２３へ伝達
され、駆動軸２３により可動スクロール２１が旋回駆動
される。車両空調回路の低圧側から車両空調用２段圧縮
機Ａへ戻った冷媒ガスが、吸入ポート２６ａを通って第
２圧縮機構２の吸入室２７へ流入し、吸入室２７から第
２圧縮機構２の圧縮室２２に取り込まれる。圧縮室２２
が体積を減少させつつ固定スクロール２０の中心へ向け
て移動し、圧縮室２２内の冷媒ガスが圧縮される。圧縮
された冷媒ガスは固定スクロール２０の端板２０ａに形
成された吐出穴２０ａ′から吐出する。吐出した冷媒ガ
スは連通路３０を通って第１圧縮機構１の吸入室１７へ
流入する。
【００１５】車両のエンジンの回転がクラッチアーマチ
ュア１４ａを介して第１圧縮機構１の駆動軸１３へ伝達
され、駆動軸１３により可動スクロール１１が旋回駆動
される。吸入室１７内の冷媒ガスは第１圧縮機構１の圧
縮室１２に取り込まれ、圧縮室１２が体積を減少させつ
つ固定スクロール１０の中心へ向けて移動し、圧縮室１
２内の冷媒ガスが圧縮される。圧縮された冷媒ガスは固
定スクロール１０の端板１０ａに形成された吐出穴１０
ａ′を通って吐出通路３１へ吐出し、吐出ポート１６ａ
を通って車両空調回路の高圧側へ流出する。
【００１６】第２圧縮機構２で圧縮した冷媒ガスを更に
第１圧縮機構１で圧縮することにより、冷媒ガスは２段
圧縮される。２段圧縮により、各段の圧縮機構の圧縮比
が１段圧縮の場合に比べて低下し、圧縮工程での圧縮漏
れが抑制されるので、圧縮機の効率が向上する。第１圧
縮機構１は車両のエンジンにより駆動され、第２圧縮機
構２は電動モータ２４により駆動されるので、それぞれ
の駆動源に印加される負荷は、単一の駆動源で２段の圧
縮機構を駆動する特開２０００−９７１７７号公報の車
両空調用２段圧縮機に比べて小さい。従って、車両空調
用２段圧縮機Ａを使用すれば、車両のエンジンの負荷は
低減し、また第２圧縮機構２の駆動に大型の電動モータ
は必要とされない。
【００１７】第２圧縮機構２により圧縮された冷媒ガス
が第１圧縮機構１に取り込まれることを勘案して、第１
圧縮機構１の取込み容積を第２圧縮機構２の取込み容積
よりも小さくしている。この結果、車両空調用２段圧縮
機Ａが小型化されている。
【００１８】第１圧縮機構１と第２圧縮機構２とを共に
スクロール型の圧縮機構とし、固定スクロール１０と固
定スクロール２０とを背中合わせに配設し、両者の間に
連通路３０と吐出通路３１とを形成することにより、車
両空調用２段圧縮機Ａを小型化している。
【００１９】電動モータ２４の回転数を可変制御しても
良い。電動モータ２４の回転数を可変にすれば、車両空
調装置の負荷の増減に応じて、車両空調用２段圧縮機Ａ
の吸入流量を増減させることができ、良好な車両空調を
実現できる。
【００２０】スクロール型の第２圧縮機構２の圧縮比を
２以下としても良い。スクロール型の第２圧縮機構２の
圧縮比を２以下にすると、可動スクロールの渦巻体２１
ｂと固定スクロールの渦巻体２０ｂとにより形成される
複数の圧縮室２２が互いに連通して、第２圧縮機構２の
吸入室２７と吐出穴２０ａ′とが互いに連通する。従っ
て、第２圧縮機構２を圧縮比が２以下のスクロール型の
圧縮機構にすれば、車両空調装置の負荷が小さい時に第
２圧縮機構２を停止させ、第１圧縮機構１のみを作動さ
せて冷媒ガスを圧縮することができ、消費エネルギーを
節約できる。
【００２１】車両空調装置の必要冷房能力を検知し、前
記必要冷房能力が小さい場合に電動モータ２４を停止さ
せ、或いは電動モータ２４の回転数を減少させて車両空
調装置の冷房能力を低減させる制御装置を配設しても良
い。車両空調装置の必要冷房能力を検知し、前記必要冷
房能力が大きい場合に電動モータ２４の回転数を増加さ
せて車両空調装置の冷房能力を増加させる制御装置を配
設しても良い。電動モータ２４を停止させ、或いは電動
モータ２４の回転数を減少させ、或いは電動モータ２４
の回転数を増加させることにより、車両空調装置の必要
冷房能力の変動に容易に対処することができる。車両空
調装置の蒸発器出口空気温度Ｔ１をセンサーで検知し、
運転者が設定する温度設定機の設定温度、外気温度、車
室内温度、日射量等に基づいて目標蒸発器出口空気温度
Ｔ２を算出し、Ｔ１とＴ２の大小を比較することによ
り、車両空調装置の必要冷房能力を検知することができ
る。Ｔ１＞Ｔ２であれば、車両空調装置の必要冷房能力
は大きく、Ｔ１＜Ｔ２であれば、車両空調装置の必要冷
房能力は小さい。Ｔ１＞Ｔ２であっても、Ｔ１とＴ２の
差が微少であれば、車両空調装置の必要冷房能力は小さ
い。車両空調装置の必要冷房能力の検知方法は上記に限
定されず、任意の検知方法を採用することができる。
【００２２】第２圧縮機構２で圧縮される冷媒ガスの圧
縮前後の圧力、すなわち吸入室２７の圧力と吸入室１７
の圧力とを検知する圧力センサーを配設し、当該圧縮前
後の圧力の比が一定範囲になるように電動モータ２４の
回転数を制御する制御装置を配設しても良い。第２圧縮
機構２で圧縮される冷媒ガスの圧縮前後の圧力比を一定
にすることにより、第２圧縮機構２の無駄な圧縮仕事を
抑制することができる。
【００２３】第１圧縮機構１及び／又は第２圧縮機構２
を、斜板式、ベーン式等のスクロール型とは異なる形式
の圧縮機構としても良い。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したごとく、本発明に係る車両
空調用２段圧縮機においては、第２圧縮機構で圧縮され
た冷媒ガスが更に第１圧縮機構で圧縮される。２段圧縮
にすることにより、各段の圧縮比が１段圧縮の場合に比
べて低下し、圧縮工程での圧縮漏れが抑制されるので、
圧縮機の効率が向上する。第１圧縮機構は車両のエンジ
ンにより駆動され、第２圧縮機構は電動モータにより駆
動されるので、それぞれの駆動源に印加される負荷は、
単一の駆動源で２段の圧縮機構を駆動する特開２０００
−９７１７７号公報の車両空調用２段圧縮機に比べて小
さい。従って、車両のエンジンへの負荷は少なく、第２
圧縮機構の駆動に大型の電動モータは必要とされない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る車両空調用２段圧縮機の
側断面図である。
【符号の説明】
Ａ 車両空調用２段圧縮機 １ 第１圧縮機構 ２ 第２圧縮機構 １０、２０ 固定スクロール １１、２１ 可動スクロール １４ 電磁クラッチ １６、２６ ハウジング １６ａ 吐出ポート １７、２７ 吸入室 ２４ 電動モータ ２６ａ 吸入ポート ３０ 連通路 ３１ 吐出通路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０４Ｃ 18/02 ３１１ Ｆ０４Ｃ 18/02 ３１１Ｂ Ｆターム(参考） 3H029 AA02 AA17 AB03 AB08 BB32 BB42 BB43 CC07 CC63 3H039 AA02 AA12 BB08 BB28 CC33 CC40 3H045 AA05 AA09 AA10 AA15 AA27 BA19 BA33 CA24 CA28 CA29 DA01 DA05 DA32 EA34 3H076 AA16 BB21 BB38 CC07 CC12 CC16 CC17

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 車両のエンジンにより駆動される第１圧
    縮機構と、電動モータにより駆動される第２圧縮機構と
    を備え、第１圧縮機構が、冷媒ガスの流れに関して第２
    圧縮機構の下流に配設され且つ冷媒ガスの流れに関して
    直列に第２圧縮機構に接続されていることを特徴とする
    車両空調用２段圧縮機。
  2. 【請求項２】 第１圧縮機構の圧縮室の取込み容積は第
    ２圧縮機構の圧縮室の取込み容積よりも小さいことを特
    徴とする請求項１に記載の車両空調用２段圧縮機。
  3. 【請求項３】 第２圧縮機構を駆動する電動モータの回
    転数が可変であることを特徴とする請求項１又は２に記
    載の車両空調用２段圧縮機。
  4. 【請求項４】 第２圧縮機構はスクロール型の圧縮機構
    であり、第２圧縮機構の圧縮比は２以下であることを特
    徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の車両空調
    用２段圧縮機。
  5. 【請求項５】 第１圧縮機構と第２圧縮機構とはスクロ
    ール型の圧縮機構であることを特徴とする請求項１乃至
    ４の何れか１項に記載の車両空調用２段圧縮機。
  6. 【請求項６】 車両空調装置の必要冷房能力を検知し、
    前記必要冷房能力が小さい場合に第２圧縮機構の運転を
    停止し、第１圧縮機構のみを運転して車両空調装置の冷
    房能力を低減させる制御装置を備えることを特徴とする
    請求項１乃至５の何れか１項に記載の車両空調用２段圧
    縮機。
  7. 【請求項７】 車両空調装置の必要冷房能力を検知し、
    前記必要冷房能力が小さい場合に第２圧縮機構を駆動す
    る電動モータの回転数を減少させて車両空調装置の冷房
    能力を低減させる制御装置を備えることを特徴とする請
    求項１乃至５の何れか１項に記載の車両空調用２段圧縮
    機。
  8. 【請求項８】 車両空調装置の必要冷房能力を検知し、
    前記必要冷房能力が大きい場合に第２圧縮機構を駆動す
    る電動モータの回転数を増加させて車両空調装置の冷房
    能力を増加させる制御装置を備えることを特徴とする請
    求項１乃至５の何れか１項に記載の車両空調用２段圧縮
    機。
  9. 【請求項９】 第２圧縮機構で圧縮される冷媒ガスの圧
    縮前後の圧力を測定する圧力測定装置と、圧縮前後の圧
    力の比が一定範囲になるように第２圧縮機構を駆動する
    電動モータの回転数を制御する制御装置とを備えること
    を特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の車両
    空調用２段圧縮機。
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